Громов Ю.Ю., и др. Надёжность информационных систем

Подождите немного. Документ загружается.

~.~. cpnlnb, n.c. hb`mnb`,

m.c. lnq“chm`, j.`. m`a`Šnb

m`dЁfmnqŠ|

hmtnpl`0hnmm{u qhqŠel

Š`lanb

•

••

• hgd`Šek|qŠbn cnr bon ŠcŠr •

••

•

2010

УДК 004.052(075)

ББК 32.973.202я73

Г874

Р е ц е н з е н т ы:

Доктор технических наук, профессор ГОУ ВПО ТГТУ

В.А. Погонин

Доктор физико-математических наук, профессор

Института проблем экоинформатики Академии естественных наук РФ

Ф.А. Мкртчян

Г874

Надёжность информационных систем : учебное пособие /

Ю.Ю. Громов, О.Г. Иванова, Н.Г. Мосягина, К.А. Набатов. –

Тамбов : Изд-во ГОУ ВПО ТГТУ, 2010. – 160 с. – 100 экз. – ISBN

978-5-8265-0911-1.

Рассмотрены основные понятия теории надёжности, показатели

надёжности и аналитические зависимости между ними, вопросы

надёжности программного и аппаратного обеспечения, понятия теории

восстановления, надёжность восстанавливаемых и невосстанавливаемых

технических устройств, структурные схемы надёжности, вопросы оценки

надёжности аппаратно-программных комплексов с учётом характеристик

программного и информационного обеспечения, практические методы

статистической оценки надёжности.

Предназначено для студентов 4 курса очной формы обучения и 5 курса

заочной формы обучения специальности 230201 "Информационные

системы и технологии".

УДК 004.052(075)

ББК 32.973.202я73

ISBN 978-5-8265-0911-1 

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Тамбовский государственный технический

университет" (ГОУ ВПО ТГТУ), 2010

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Тамбовский государственный технический университет"

Ю.Ю. ГРОМОВ, О.Г. ИВАНОВА, Н.Г. МОСЯГИНА,

К.А. НАБАТОВ

НАДЁЖНОСТЬ

ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Допущено УМО вузов по университетскому

политехническому образованию в качестве учебного пособия

для студентов высших учебных заведений

обучающихся

по направлению 230200

Информационные системы

специальности 230201

Информационные системы и технологии

Тамбов

Издательство ГОУ ВПО ТГТУ

2010

Учебное издание

ГРОМОВ Юрий Юрьевич,

ИВАНОВА Ольга Геннадьевна,

МОСЯГИНА Надежда Геннадьевна,

НАБАТОВ Константин Александрович

НАДЁЖНОСТЬ

ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Учебное пособие

Редактор Т.М. Г л и н к и н а

Инженер по компьютерному макетированию М.Н. Р ы ж к о в а

Подписано в печать 18.04.2010.

Формат 60 × 84 / 16. 9,3 усл. печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № 210

Издательско-полиграфический центр ГОУ ВПО ТГТУ

392000, Тамбов, Советская, 106, к. 14

ВВЕДЕНИЕ

Наука о надёжности является сравнительно молодой, её формирование относится к середине XX века. Развитие и

усложнение техники потребовали разработки научных основ нового направления – теории надёжности. Предмет её

исследований составляют изучение причин, вызывающих отказы объектов; определение закономерностей, которым

подчиняются отказы; разработка способов количественного измерения надёжности, методов расчёта и испытаний,

разработка путей и средств повышения надёжности.

Первые шаги в области исследований надёжности были связаны со сбором статистических данных о надёжности

радиоэлементов, а все усилия специалистов были направлены на определение причин ненадёжности. Следующими шагами

стали развитие физической надёжности (физики отказов) и развитие математических основ теории надёжности, явившихся

обязательным атрибутом разработки и проектирования сложных и ответственных технических систем.

В соответствующих областях техники разрабатывались и продолжают разрабатываться прикладные вопросы

надёжности, вопросы обеспечения надёжности данной конкретной техники (радиоэлектронные приборы, средства

вычислительной техники, транспортные машины, продуктопроводы, химические реакторы и т.д.). При этом решается вопрос

о наиболее рациональном использовании общей теории надёжности в конкретной области и ведётся разработка таких новых

положений, методов и приёмов, которые отражают специфику данного вида техники. Так возникла прикладная теория

надёжности.

Комплексная автоматизация производственных процессов поставила перед управляющими устройствами новые,

исключительно ответственные задачи, которые должны выполняться безупречно на протяжении всего периода работы

автоматической линии, автоматизированного цеха или предприятия.

Современное общество нередко называют информационным. Под информационным обществом понимают такую

ступень в развитии цивилизации, которая характеризуется возрастанием роли информации во всех областях общественной

жизни; созданием и развитием рынка информационных услуг, новых форм социальной и экономической деятельности;

созданием глобального информационного пространства, обеспечивающего доступ к мировым информационным ресурсам;

превращением информационных ресурсов общества в реальные ресурсы социально-экономического развития.

Поэтому в настоящее время проблема надёжности является ключевой по отношению к современным информационным

системам, по существу, от неё во многом зависят темпы их развития. Отказ в работе (в том числе и неправильное

функционирование) информационных систем может привести даже к катастрофическим последствиям глобального

масштаба.

Наука о надёжности развивается в тесном взаимодействии с другими науками [1].

Математическая логика позволяет представить сложные логические зависимости между состояниями системы и её

комплектующих частей.

Теория вероятностей, математическая статистика и теория вероятностных процессов дают возможность учитывать

случайный характер возникающих в системе событий и процессов, формировать математические основы теории

надёжности.

Теория графов, исследования операций, теория информации, техническая диагностика, теория моделирования, основы

проектирования систем и технологических процессов позволяют обоснованно решать задачи надёжности.

Можно выделить следующие основные направления развития теории надёжности.

1. Развитие математических основ теории надёжности. Обобщение статистических материалов об отказах и разработка

рекомендаций по повышению надёжности объектов вызвали необходимость определять математические закономерности,

которым подчиняются отказы, а также разрабатывать методы количественного измерения надёжности и инженерные

расчёты её показателей.

2. Развитие методов сбора и обработки статистических данных о надёжности. Обработка статистических материалов в

области надёжности потребовала развития существующих методов и привела к накоплению большой статистической

информации о надёжности. Возникли статистические характеристики надёжности и закономерности отказов.

3. Развитие физической теории надёжности. Наука о надёжности не могла и не может развиваться без исследования

физико-химических процессов. Поэтому большое внимание уделяется изучению физических причин отказов, влиянию

старения и прочности материалов на надёжность, разнообразных внешних и внутренних воздействий на работоспособность

объектов.

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕОРИИ НАДЁЖНОСТИ

1.1. ПОНЯТИЕ НАДЁЖНОСТИ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Функциональные качества технических устройств (ТУ), в том числе и информационных систем (ИС), в значительной

степени зависит от их надёжности.

ИС – это сложная программно-аппаратная система, включающая в свой состав эргатические (человеко-машинные)

звенья, технические или аппаратные средства и программное обеспечение.

Говоря о надёжности ИС, необходимо учитывать две её составляющие: надёжность аппаратных средств и надёжность

программного обеспечения. Если методы исследования и обеспечения надёжности технической (аппаратной) составляющей

ИС аналогичны соответствующим мероприятиям других ТУ, то программное обеспечение отличается от подобной

методологии. Так, при исследовании этих структур имеется в виду достоверность информации, её корректность,

правильность интерпретации. В дальнейшем, говоря о ТУ, будем иметь в виду, в том числе, и аппаратные составляющие ИС

(компьютеры, периферийное оборудование, коммутационное оборудование, кабельное оборудование и др.). Названные

категории не исключают, а взаимно дополнят друг друга, поскольку в такой сложной системе, как ИС, обеспечить

необходимый уровень надёжности можно, только учитывая, особенности её составляющих.

Теория надёжности опирается на совокупность различных понятий, определений, терминов и показателей, которые

строго регламентируются в государственных стандартах (ГОСТ). В основу перечня положен ГОСТ 27.002–89 "Надёжность в

технике. Основные понятия. Термины и определения" [2], формулирующий применяемые в науке и технике термины и

определения в области надёжности, и материалы сайта [3].

Объект

– техническое изделие определённого целевого назначения, рассматриваемое в периоды проектирования,

производства, испытаний и эксплуатации.

Объектами могут быть различные системы и их элементы, в частности: сооружения, установки, технические изделия,

устройства, машины, аппараты, приборы и их части, агрегаты и отдельные детали.

Система

– объект, представляющий собой совокупность элементов, связанных между собой определёнными

отношениями и взаимодействующих таким образом, чтобы обеспечить выполнение системой некоторой достаточно сложной

функции.

Признаком системности является структурированность системы, взаимосвязанность составляющих её частей,

подчинённость организации всей системы определённой цели. Системы функционируют в пространстве и времени.

Элемент системы

– объект, представляющий отдельную часть системы. Само понятие элемента условно и

относительно, так как любой элемент, в свою очередь, всегда можно рассматривать как совокупность других элементов.

Понятия "система" и "элемент" выражены друг через друга, поскольку одно из них следовало бы принять в качестве

исходного, постулировать. Понятия эти относительны: объект, считавшийся системой в одном исследовании, может

рассматриваться как элемент, если изучается объект большего масштаба. Кроме того, само деление системы на элементы

зависит от характера рассмотрения (функциональные, конструктивные, схемные или оперативные элементы), от требуемой

точности проводимого исследования, от уровня наших представлений, от объекта в целом. Человек-оператор также

представляет собой одно из звеньев системы человек–машина.

Различают следующие состояния объекта.

Исправность

– состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-

технической документацией (НТД).

Неисправность

– состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований, установленных

НТД.

Работоспособность

– состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения

основных параметров в пределах, установленных НТД.

Неработоспособность

– состояние объекта, при котором значение хотя бы одного заданного параметра,

характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям, установленным НТД.

Переход объекта в различные состояния:

Повреждение

– событие, заключающееся в нарушении исправности объекта при сохранении его работоспособности.

Отказ

– событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта.

Критерий отказа

– отличительный признак или совокупность признаков, согласно которым устанавливается факт

отказа. Признаки (критерии) отказов устанавливаются НТД на данный объект.

Восстановление

– процесс обнаружения и устранения отказа (повреждения) с целью восстановления его работоспособности

(исправности).

Восстанавливаемый объект

– объект, работоспособность которого в случае возникновения отказа подлежит

восстановлению в рассматриваемых условиях.

Невосстанавливаемый объект

– объект, работоспособность которого в случае возникновения отказа не подлежит

восстановлению в рассматриваемых условиях.

Временные характеристики объекта:

Наработка

– продолжительность или объём работы объекта. Объект может работать непрерывно или с перерывами. Во

втором случае учитывается суммарная наработка. Наработка может измеряться в единицах времени, циклах, единицах

выработки и других единицах.

В процессе эксплуатации различают суточную, месячную наработку, наработку до первого отказа, наработку между

отказами, заданную наработку и т.д. Если объект эксплуатируется в различных режимах нагрузки, то, например, наработка в

облегчённом режиме может быть выделена и учитываться отдельно от наработки при номинальной нагрузке.

Технический ресурс

– наработка объекта от начала его эксплуатации до достижения предельного состояния. Обычно

указывается, какой именно технический ресурс имеется в виду: до среднего, капитального, от капитального до ближайшего

среднего и т.п. Если конкретного указания не содержится, то имеется в виду ресурс от начала эксплуатации до достижения

предельного состояния после всех (средних и капитальных) ремонтов, т.е. до списания по техническому состоянию.

Срок службы

– календарная продолжительность эксплуатации объекта от её начала или возобновления после

капитального или среднего ремонта до наступления предельного состояния.

Эксплуатация объекта

– это стадия его существования в распоряжении потребителя при условии применения объекта

по назначению, что может чередоваться с хранением, транспортированием, техническим обслуживанием и ремонтом, если

это осуществляется потребителем.

Срок сохраняемости

– календарная продолжительность хранения и (или) транспортирования объекта в заданных

условиях, в течение и после которой сохраняются значения установленных показателей (в том числе и показателей

надёжности) в заданных пределах.

Определение надёжности. Работа любой технической системы может характеризоваться её эффективностью (рис. 1.1), под

которой понимается совокупность свойств, определяющих способность системы выполнять при её создании определённые

задачи.

В соответствии с ГОСТ 27.002–89 под

надёжностью

понимают свойство объекта сохранять во времени в установленных

пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и

условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки.

При описании характеристик составляющих и показателей надёжности, основных понятий и определений теории

надёжности были использованы материалы источников [4 – 21].

Рис. 1.1. Основные свойства технических систем

Самые совершенные начальные технические характеристики ТУ являются необходимыми, но не достаточными

условиями высоких эксплуатационных качеств этих устройств. Начальные характеристики ТУ показывают его

потенциальные технические возможности. Важной является способность ТУ сохранять эти характеристики в течение всего

жизненного цикла или в процессе эксплуатации. Эта способность зависит как от свойств, которые были заложены в ТУ в

процессе проектирования и изготовления, так и от интенсивности эксплуатации, правильности и своевременности

технического обслуживания. Поэтому физический смысл надёжности состоит в способности сохранять эти свойства,

сопротивляться агрессивным эксплуатационным факторам. Надёжность может выступать как в качестве самостоятельной

эксплуатационной характеристики, так и служить составляющей других эксплуатационных характеристик. При этом

надёжность является частью более широкого понятия – эффективности.

Эффективность ТС

– это свойство системы выполнять заданные функции с требуемым качеством. Причём на

эффективность функционирования ТС наряду с надёжностью влияют и другие характеристики, такие как точность,

быстродействие, помехоустойчивость и т.д.

Говоря о некотором ТУ, нужно иметь в виду, что его надёжность

ТУ

в общем случае оказывает влияние на

эффективность работы Э более сложной системы, частью которой он является. Это влияние осуществляется через технико-

экономическую эффективность ТЭ, представляющую собой характеристику уровня выполнения системой своих функций с

учётом финансовых, трудовых и материальных затрат. Формально это можно записать следующим образом:

( )

ТУ 1

TУ н и

Э TЭ, Ф , ..., Ф ;

Э , Ф , ..., Ф ;

, У ,

f P

P K

где

– начальный уровень надёжности ТУ;

– фактор, учитывающий условия эксплуатации и технического

обслуживания этой системы;

Ф , ..., Ф

– прочие факторы.

В качестве критерия оценки технико-экономической эффективности ТЭ технического устройства может быть

использовано соотношение:

ТЭ

∑

где

–

полезный

эффект

;

∑

–

суммарные

затраты

Зависимость

между

характеристиками

надёжности

технико

экономической

эффективностью

может

быть

представлена

виде

( ) ( )

Э .

i i

a t a t P

= + ∑

Социальный и

индивидуальный риск

В этом выражении

– количественные показатели надёжности, такие как безотказность, долговечность, сохраняемость

и ремонтопригодность;

(

)

a t

– коэффициенты, показывающие степень влияния соответствующих показателей надёжности;

(

)

a t

– коэффициент, учитывающий влияние прочих эксплуатационных факторов.

В заданных условиях эксплуатации необходимо стремиться к тому, чтобы поддерживать такое значение

ТУ

, которое

позволит эксплуатировать ТУ без ограничений при минимальных трудовых, материальных и финансовых затратах.

Таким образом, основной задачей при проектировании ТС различного назначения можно назвать повышение

эффективности и качества, а, следовательно, улучшение таких характеристик ТС, как надёжность, прочность,

быстродействие и т.д. Одним из методов повышения надёжности, широко используемым при проектировании ТС, является

резервирование

– метод повышения надёжности за счёт введения избыточности. Под

избыточностью

понимают

дополнительные средства и возможности сверх минимально необходимых для выполнения ТС заданных функций.

1.2. Состояние объекта, понятие события и отказа

Как и всякое свойство, в общем случае надёжность в процессе эксплуатации изменяется. Уменьшение надёжности ТУ

происходит в результате его износа и старения. Тогда можно сказать, что в момент начала эксплуатации ТУ надёжность

была максимальной и с течением времени это свойство, несмотря на профилактические мероприятия, уменьшилось

настолько, что дальнейшая эксплуатация ТУ стала нецелесообразной.

В связи с этим вводятся понятия работоспособности и отказа, которые определяются как состояние ТУ.

В соответствии с определением надёжности по ГОСТ 27.002–83

работоспособность

можно определить как состояние,

при котором ТУ способно выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах,

установленных нормативно-технической документацией (НТД).

Понятие работоспособности нельзя путать с понятием исправности.

Исправность

– это такое состояние ТУ, при котором оно соответствует всем требованиям, установленным нормативно-

технической документацией. Поэтому понятие "исправность" более широкое, чем работоспособность. Действительно, ТУ

может быть в неисправном состоянии, но функционировать нормально.

Если хотя бы один из заданных параметров ТУ, характеризующих его способность выполнять заданные функции, не

соответствует требованиям, то это ТУ находится в неработоспособном состоянии. Такое неработоспособное состояние

называется

отказом

и является противоположным по отношению к работоспособному состоянию.

Переход ТУ из одного состояния в другое называется

событием

Отказ

является событием нарушения работоспособности и происходит в результате воздействия на ТУ различных

агрессивных факторов, по большей части носящих случайный характер. Таким образом, отказ является случайным событием

со всеми особенностями, присущими случайному событию.

При переходе объекта в различные состояния могут возникнуть также

повреждения

– события, заключающиеся, в

отличие от отказа, в нарушении исправности объекта при сохранении его работоспособности.

Выделяется понятие

критерий

отказа

– отличительный признак или совокупность признаков, согласно которым

устанавливается факт отказа. Признаки (критерии) отказов устанавливаются НТД на данный объект.

1.3. Классификация отказов технических УСТРОЙСТВ

Возникающие в ТУ отказы разнообразны как по характеру развития и проявления, так и по причинным связям (табл.

1.1).

1.1. Классификация отказов ТС

Признаки

отказа

Вид отказа Характеристика отказа

Внезапный

Скачкообразное изменение

значений одного или нескольких

параметров ТС

Характер

изменения

параметра до

момента

возникновения

отказа

Постепенный

Постепенное изменение одного

или нескольких параметров за

счёт медленного, постепенного

ухудшения качества ТС

Независимый

(первичный)

Отказ не обусловлен

повреждениями или

отклонениями других элементов

(узлов)

Связь с

отказами

других

элементов

(узлов,

устройств)

Зависимый

(вторичный)

Отказ обусловлен

повреждениями или отказами

других элементов (узлов,

устройств)

Возможность

использования

элемента после

отказа

Полный

Полная потеря

работоспособности,

исключающая использование ТС

по назначению

Частичный

Дальнейшее использование

системы возможно, но с меньшей

эффективностью

Сбой

Самоустраняющийся отказ,

приводящий к кратковременному

нарушению работоспособности

Перемежающи

йся

Многократно возникающий сбой

одного и того же характера (то

возникающий, то исчезающий),

связанный с обратными

случайными изменениями

режимов работы и параметров

устройства

Характер

проявления

отказа

Устойчивый

(окончательны

й)

Отказ, устраняемый только в

результате проведения

восстановительных работ,

является следствием

необратимых процессов в

деталях и материалах

Признаки

отказа

Вид отказа Характеристика отказа

Конструкционн

ый

Возникает вследствие нарушения

установленных правил и норм

конструирования

Производствен

ный

Возникает из-за нарушения или

несовершенства

технологического процесса

изготовления или ремонта ТС

Причина

возникновения

отказа

Эксплуатацион

ный

Возникает вследствие нарушения

установленных правил и условий

эксплуатации ТС

Период

приработки

Обусловлен скрытыми

производственными дефектами,

не выявленными в процессе

контроля

Период норм

эксплуатации

Обусловлен несовершенством

конструкции, скрытыми

производственными дефектами и

эксплуатационными нагрузками

Время

возникновения

отказа

Период

старения

Обусловлен процессами старения

и износа материалов и элементов

ТС

Очевидные (явные) Возможности

обнаружения

отказа

Скрытые (неявные)

1.4. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СНИЖЕНИЕ НАДЁЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

Все отказы ТУ происходят вследствие воздействия различных факторов, к которым относятся физические, физико-

химические и химические, биологические и эксплуатационные факторы.

Физические причины возникновения отказов. Физические причины или факторы возникновения отказов представляют

собой физические явления, процессы и свойства среды, воздействующие на ТУ и наносящие им вред, тем самым ухудшая их

состояния.

Физические факторы делятся на внешние и внутренние. Внешние физические факторы являются совокупностью

свойств внешней окружающей среды, оказывающих влияние на работоспособность ТУ.

К ним относятся чрезмерно высокая или низкая окружающая температура, осадки, высокая влажность воздуха, низкое

давление, наличие в воздухе взвешенной пыли, аномальные электромагнитные проявления окружающей среды.

Внутренние физические факторы представляют собой те явления и процессы, которые, развиваясь в ТУ во время их

функционирования, одновременно влияют на состояние и рабочие режимы этих же ТУ и их составных элементов, а также

ТУ, взаимосвязанных с ними. Сюда можно отнести вибрацию, внутренний перегрев и другие факторы. Под влиянием

длительного воздействия на ТУ физических факторов происходит износ элементов (деталей сложных ТУ) и старение

материалов, из которых они выполнены. Износ характеризуется постепенным изменением формы и размера отдельных

элементов системы, что приводит к ухудшению их работы. Старение характеризуется постепенным структурным

изменением материалов, из которых изготовлены ТУ. Это, в свою очередь, ведёт к ухудшению их рабочих характеристик.

Физико-химические и химические причины возникновения отказов. К физико-химическим факторам, снижающим

надёжность работы ТУ, относятся такие процессы внешней среды и процессы, происходящие в самих ТУ, в результате

физического действия которых происходят химические реакции или изменение физических свойств ТУ.

К таким явлениям можно отнести вредные химические примеси в атмосфере, действие лучистой энергии, электроэрозию,

чрезмерное выделение тепла, например в результате короткого замыкания.

К химическим причинам относятся химические реакции, приводящие к изменению молекулярного состава материалов.

К наиболее распространённой реакции такого типа относится окисление железа. Появляющиеся в результате этого процесса

окислы имеют отличные от первоначальных материалов физико-химические свойства. Другой распространённой

медленнотекущей химической реакцией является полимеризация изоляционных материалов в электрических проводах.

Полимеризация ведёт к отвердеванию изоляции, к потере упругости и изолирующих свойств и дальнейшему разрушению.

Вследствие этого происходят короткие замыкания, приводящие к большим разрушениям и даже человеческим жертвам.

Биологические факторы, влияющие на ухудшение эксплуатационных свойств технических объектов. К

биологическим факторам относятся воздействия животных и растительных организмов, наносящих вред ТУ. Наиболее часто

биологические факторы проявляются при хранении ТУ. В этот период, если не соблюдены необходимые при хранении

профилактические меры, хранящееся устройство может подвергнуться воздействию термитов, уничтожающих

изоляционные материалы, каучуки, полимеры. Аналогичным образом воздействуют на ТУ и мелкие грызуны. Большой вред

для электрических и электронных систем могут принести тараканы. Они становятся причиной короткого замыкания в

электрических и электронных схемах. Многие ТУ в холодное время является источником тепла. Поэтому мелкие животные

через различные отверстия могут проникнуть внутрь и стать причиной замыканий, несрабатывания, поломок и разрушений

отдельных деталей.

Эксплуатационные факторы возникновения отказов. К эксплуатационным факторам относятся технические

возможности самих ТУ, технологического оборудования для профилактических работ, а также объективные и субъективные

возможности специалистов, задействованных в процессе эксплуатации ТУ. К причинам, по которым могут возникать отказы

в процессе эксплуатации и проведения профилактических работ, чаще всего относят:

− несоблюдение требований эксплуатации, чрезмерно высокая интенсивность эксплуатации;

− невыполнение требуемого объёма ремонта;

− отсутствие технологического оборудования и приспособлений;

− слабое крепление деталей;

− постановка нестандартных деталей;

− отклонение от установленных размеров;

− отступление от технологических требований;

− неудовлетворительный осмотр;

− личные качества исполнителей.

Первый из перечисленных факторов определяется неудовлетворительной работой специалистов или созданием

сложных условий эксплуатации, как климатических, так и режимных. Невыполнение требуемого объёма ремонта большого

перечня типов ТУ является причиной более четверти отказов от их общего количества, т.е. возникают такие отказы

достаточно часто. На выявление скрытых дефектов тратится много времени, отведённого для выполнения ремонтных

операций, поэтому трудно переоценить значение средств технической диагностики. Отсутствие необходимого оборудования

приводят к низкой распознаваемости скрытых дефектов. Дефекты, возникающие из-за слабого крепления деталей и узлов,

характерны для многих типов ТУ. Отказы, возникающие по этой причине, происходят, во-первых – из-за отсутствия или

неприменения необходимых средств контроля и во-вторых – из-за несоблюдения правил сборки.

Нестандартными деталями называются такие, которые производятся не предприятиями-изготовителями ТУ, а

эксплуатирующими организациями. В основном это детали механических узлов и агрегатов. Их изготовление

характеризуется большим разнообразием технологических операций и непостоянством исполнителей. Вследствие этого на

ТУ могут быть установлены детали низкого качества. Они могут отказывать сами и быть причиной отказа других деталей.

Дефекты по отклонению от установленных размеров возникают в местах соединения проводов, деталей и узлов между

собой, в их расположении по отношению друг к другу и корпусу ТУ. Основными причинами возникновения отказов из-за

этих дефектов при исполнении монтажных работ являются несоблюдения исполнителями конструктивных размеров,

определяющих взаимное расположение деталей, а также изменение этих размеров в процессе эксплуатации из-за ослабления

вследствие агрессивных воздействий внешней среды.

Отступление от технологических требований проявляются, прежде всего, в том, что на ремонтируемое ТУ, вопреки

требованиям нормативно-технической и ремонтной документации, устанавливается некондиционное оборудование.

При неудовлетворительном осмотре в период профилактических работ не выявляются скрытые дефекты, что приводит

к отказам оборудования в период эксплуатации ТУ.

Вопросы воспитания специалистов, соблюдения правил трудовой дисциплины, технической учёбы и повышения

квалификации, вопросы самоконтроля и контроля выполняемых работ являются очень важными в деле профилактики

дефектов и возникающих по их причинам отказов по вине человеческого фактора.

Уменьшение влияния названных и ряда других факторов является одной из основ работа по поддержанию надёжности

работы ТУ.

1.5. Факторы, определяющие надёжность информационных систем

Для построения надёжных ИС можно использовать различные виды обеспечения: экономическое, временное,

организационное, структурное, технологическое, эксплуатационное, социальное, эргатическое, алгоритмическое,

синтаксическое, семантическое.

Обеспечение можно характеризовать как совокупность факторов, способствующих достижению поставленной цели.

Организационное

экономическое

временное обеспечения

, обуславливаемые необходимостью материальных и

временных затрат, используются для поддержания достоверности результатов работы ИС. Они включают в себя:

− правовые и методические аспекты функционирования ИС;

− нормативы достоверности информации по функциональным подсистемам и этапам преобразования информации;

− методики выбора и обоснования оптимальных структур, процессов и процедур преобразования информации.

Структурное обеспечение ИС

должно обеспечивать надёжность функционирования технических комплексов и

эргатических звеньев, а также ИС в целом. Здесь обосновывается рациональное построение структуры ИС, зависящее от

выбора структуры технологического процесса преобразования информации, обоснования взаимосвязи между отдельными

звеньями системы, резервирования функциональных звеньев системы и использования устройств, осуществляющих

процедуры контроля.

Надёжность технологического обеспечения

связана с выбором схемных и конструктивных решений отдельных ТУ и

технологических комплексов, входящих в состав системы, технологий и протоколов реализации информационных

процессов.

Эксплуатационное обеспечение

связано с выбором режимов работы устройств, технологий обслуживания, профилактик

и ремонтов.

социальному обеспечению

относятся такие факторы, как создание здоровой психологической обстановки в

коллективе, повышение ответственности за выполненную работу, повышение квалификации специалистов, моральной и

материальной заинтересованности в правильности выполнения работы.

Эргатическое обеспечение

включает комплекс факторов, связанных с рациональной организацией работы человека в

системе. Это правильное расположение функций между людьми и техническими средствами, обязательность норм и

стандартов работы, оптимальность интенсивности и ритмичности, построение рабочих мест в соответствии с требованиями

эргономики.

Надёжность алгоритмического обеспечения

связана с обеспечением высокого качества и безошибочности алгоритмов и

программ преобразования информации, реализации контроля достоверности информации.

Информационное синтаксическое

семантическое обеспечение

должно обеспечить специальную информационную

избыточность, избыточность данных и смысловую избыточность, обуславливающие возможность проведения контроля

достоверности информации.

Личные качества исполнителей

также играют немаловажную роль. Ошибки обслуживающего персонала, выход ИС из

штатного режима эксплуатации в силу случайных или преднамеренных действий пользователей или обслуживающего

персонала – операторов (превышение расчётного числа запросов, чрезмерный объём обрабатываемой информации и другие

неоправданные действия), невозможность или нежелание обслуживающего персонала выполнять свои функции приводят к

чрезвычайно серьёзным последствиям. Это могут быть длительный простой в работе ИС, искажение обрабатываемой

информации и получение неверных результатов, потеря информации, сбои в работе программ и оборудования, отказы

оборудования.

Таким образом, поддержание высокой надёжности работы ИС в целом является важной и сложной инженерно-

технической и социально-организационной задачей.

Вопросы для самоконтроля

1. Указать основные направления развития теории надёжности.

2. Понятие системы и элемента системы.

3. Понятие надёжности ТУ.

4. Составляющие надёжности.

5. Понятие эффективности ТУ.

6. Какое состояние ТУ называется работоспособным?

7. Что такое "отказ"?

8. Дать характеристику отказов ТУ.

9. Причины возникновения отказов.

10. Факторы, влияющие на надёжность информационных систем.

2. ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ НАДЁЖНОСТИ НЕВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

2.1. СОСТАВЛЯЮЩИЕ НАДЁЖНОСТИ

В соответствии с определением надёжность является сложным свойством. Именно благодаря надёжности ТУ выполняет

определённые функции, делая это в течение некоторого срока, с заданным качеством. Это происходит вследствие наличия

таких составляющих надёжности, как безотказность, ремонтопригодность, долговечность и сохраняемость.

Безотказность

– это способность ТУ работать без отказа в течение некоторого времени.

Долговечность

– свойство ТУ сохранять работоспособность с необходимыми перерывами для технического

обслуживания и ремонта до предельного состояния, оговоренного в технической документации.

Сохраняемость

– это свойство ТУ сохранять работоспособность при хранении до начала эксплуатации, в перерывах

между периодами эксплуатации и после транспортировки.

Ремонтопригодность

– свойство конструктивной приспособленности ТУ к выявлению, устранению и предупреждению

в них неисправностей.

Эта составляющая разделяет все ТУ на

восстанавливаемые

(ремонтируемые) и

невосстанавливаемые

(неремонтируемые). К последним относятся такие ТУ, ремонт которых в случае отказа не предусмотрен и не производится.

Они составляют достаточно большую часть технических устройств, так как в большинстве случаев являются элементами

сложных технических систем.